连接杆件CAE分析材料CAE课程设计.docxVIP

材料CAE课程设计连接杆件的CAE分析学生姓名：学院：机械工程学院 专业班级：材料成形及控制工程专业课程： 材料CAE课程设计指导教师：连接杆件的CAE分析该实验模拟了工件的热锻成形，并用DEEFORM-3D软件对成形过程的温度和成形进行了耦合分析。DEEFORM-3D是一个基于工艺模拟系统的有限元系统，专门用于分析各种金属成形过程中的三维流动，提供极有价值的工艺分析数据及有关成形过程中的材料流动和温度流动。本次实习主要是为了研究不同的摩擦因数分别对工件成形过程的温度及应力的影响，具体过程分为六个部分。分析问题图 11所示为杆件截取1/2后的简化模型，图 12所示为简化有限元模型（含模具）。图 11 图 12此案例是一个热锻成形工艺。工艺参数：单位：公制（SI）坯料材料：DIN41Cr4模具材料：AISI-H-13坯料温度：1300℃模具温度：80℃上模速度：150mm/s模具行程：50mm对于这个热成形工艺进行数值仿真，要分3个工序进行分析。模拟5s内坯料从炉子到模具的热传递。这是从炉子里拿出来进行锻造之前，工件和空气之间进行的热交换。对坯料停留于下模0.5s时间进行模拟，这个过程也是一个热传递的模拟。进行热传递和锻造工艺共同进行的耦合分析过程。热传导工序分析创建一个新问题选择开始→程序→DEEFORM-3Dv6.1→DEEFORM-3D命令，进入DEEFORM-3D的主窗口。单击按钮新建问题，在弹出界面中直接单击按钮，在接下来的弹出界面中单击按钮，在下一个界面中输入问题名称201410617218limingkun如图 21示，单击按钮，就进入前处理模块。图 21设置模拟控制在前处理控制窗口中单击 按钮，在弹出的Simulation Controls对话框中,把模拟标题改为DEFORM SIMULATION，工序名称改为OPERATION 1，Mode选项区域中取消选中Deformation复选框，选中Heat Transfer复选框，Operation Number设为1，进行热传递的模拟，如图 22所示。图 22单击按钮，设置如下参数：Number of Simulation Steps为100，Step Increment to Save为10，分析用时间控制，Constant数值为0.05,如图 23所所视。图 23定义毛坯的温度及材料此时默认选中物体Workpiece，单击 按钮，物体类型采用默认的塑性体。单击 按钮， 在弹出的对话框中输入1300，如图 24所示，单击 按钮，关闭对话框。图 24单击 按钮，选择材料库中的DIN41Cr4，如图 25所示，单击 按钮加载。图 25几何体的导入单击 按钮，然后单击按钮，在弹出的读取文件对话框中找到 ids_link_billet.stl 并加载此文件。在Objects窗口中单击 按钮，在物体的列表中增加了一个名为Top Die的物体，并单击 按钮，然后单击按钮，，在弹出的对话框中导入 Ids_link_top.stl文件。单击 按钮，增加一个名为Bottem Die的刚性物体，单击按钮导入 ids_link_bottom.stl 文件。导入的几何体如图 26所示。图 26坯料网格划分选中物体Workpiece，单击 按钮，使其处于单一物体模式，然后单击 按钮进入网格划分窗口；选择Detailed Settings的General 选项卡，将类型改为相对的（Relative），网格数为32000，尺寸比Size改为2，单元尺寸改为最小单元尺寸0.04，如图 27所示。此时单击 按钮生成表面网格，单击 按钮生成实体网格，如图 28所示。图 27 图 28定义热边界条件在物体树中选中物体Workpiece，单击 按钮，弹出对话框，在BCC Type下选择Thermal类中的Heat Exchange with Environment选项，如图 229所示。再单击下面的按钮，在弹出的对话框中，设置环境温度为25℃,如 图 210所示。设置完成后单击 按钮，关闭此对话框。图 229 图 210在屏幕的左下角出现的小窗口是为了选择边界面，在默认的情况，如图 211所示单击热交换面包括毛坯所有的与空气接触的外表面（毛坯侧面和底面），如 图 212所示，单击按钮完成热边界条件的定义。图 211